隧道洞渣建筑材料资源化应用研究现状与存在问题分析

隧道洞渣建筑材料资源化应用研究现状与存在问题分析

张俊锋　　王双良

（中交一公局第三工程有限公司，北京　101102）

摘　要：目前，随着我国铁路建设的加速发展，在铁路施工中隧道施工占据的比较很大，此时就会产生大量的洞渣，在施工建设过程中会使用到大量的砂石骨料，不仅让山区交通工程建设中建筑材料资源紧缺问题得到缓解，同时还处理了大量隧道洞渣，让隧道洞渣建筑材料的资源化得到了科学、合理地利用。本年将针对隧道洞渣的特点和现状采取分析，探索隧道施工中存在的问题，提出针对性的措施。关键词：隧道洞渣；资源化应用；建筑材料

随着社会的发展和进步，建设项目在环保意识上都有增强，生态环境保护意识贯穿在整个建设项目中。尤其是交通建设过程中，需要平衡各项资源、社会以及环境中的的矛盾和关系，要实现可持续发展。在隧道施工中，会受到施工工艺以及建设管理各个方面的影响，导致了隧道弃渣使用上不合理，方式和形式上过于单一，尚未将隧道弃渣作为建筑材料合理的利用，同时在使用率上很低，仅仅是20%。现阶段，人们对于环境的要求越来越高，在隧道弃渣合理应用上有所加强，绿色环保理念融入到了山区隧道弃渣的综合利用以及资源合理优化的配置中，是当下山区公路建设的一项重要问题。

达到了500~800 t/h。

进行实际过程中，其中影响最大的是砂石粉的含量，混凝土的性能以及强度等，要针对不同批次的机制砂采取检测，同时要结合检测的结果针对混凝土土砂率、减水剂掺量等的参数采取有效地调整。在宜巴高速公路建设过程中，其中隧道洞渣的机制砂都是作为粗细骨料，主要是隧道桥梁桩基等结构的混凝土中，得到了很好地应用。

现阶段，我国很多学者在机制砂混凝土性能上做出了不少的研究，主要是机制砂中石粉的限制以及针对混凝土性能上的影响。与此同时，结合大量地试验数据进行分析，机制砂混凝土强度的统计公式，和河沙混凝土进行比较，水灰都是相同含量的情况下，机制砂混凝土的强度就很高。在混凝土中将50%的石屑采用中砂代替，不仅可以提高混凝土的抗冻性能，同时还能将抗渗性能提高。针对特细砂改善机制砂级配，可以调配处性能良好的混凝土，同时将机制砂配置流态混凝土的缺陷得到了改善。另外，使用特细砂复合和机制砂的情况下，就能制备出强度很高的混凝土。通过大量地试验，石屑不仅可以提高混凝土的抗冻性，抗渗性，还让强度大大增加。

一、隧道洞渣类型以及应用现状

（一）隧道洞渣的类型

进行隧道工程施工中，由于隧道洞渣在处理上难度很大，同时需要征用面积大的用地，在弃渣运输和后期维护上会耗费掉大量时间和费用。隧道施工中需要大量的建筑材料，尤其是在位于我国的中西部地区，资源不太丰富，建筑材料运输会让工程建设成本增加。例如，隧道洞渣弃渣就需要合理地利用，不仅减少了弃渣场的数量，同时环境也得到了有效地保护，工程整体造价的成本得到了控制，实现了经济效益和社会效益的双赢。符合了绿色交通的理念，同时也实现了可持续发展，节省了大量的资源，让资源的使用率提高。

隧道开挖过程中，隧道洞渣是其中重要的产物。隧道的围岩不同，隧道洞渣的种类也是很多，为此在资源化利用上要结合隧道围岩的级别，洞渣的物理化学形式，开挖的方法，然后按照结构的不同来选择科学的隧道洞渣处理方式。分析我国隧道洞渣资源化使用情况：第一，垫砌填方段路基；第二，回填的取土场；第三，针对开挖的路段地貌采取恢复，将低洼坑地进行填充，然后将土地采取平整，沟壑进行填筑；第四，河流的堤防需要加高处理，地基也需要加高；第五，处理地基过程中需要选择渣石料或者复合用料；第六，弃石可以修剪景观，人工景点设施。

二、隧道洞渣存在的特点

（一）危害性大

目前，隧道洞渣的数量都是隧道的规模大小有所变化的。进行轨道和公路交通过程中，隧道洞渣的分布都是顺着洞渣，其中弃渣的处置点需要进行分散。通常情况下，弃渣场都是在沟谷之间，弃渣随意的堆放，不经过碾压等处理方式，在结构上较为松散，空隙很大，渗透性很大，同时弃渣的任意堆放会严重影响工程附近的地表植被，尤其是暴雨的情况下，和容易造成水土流失等，严重会带来泥石流以及出现滑坡等自然灾害。如果弃渣长期地堆积在河岸以及河滩中，雨季就会随着河水进入到河道中，不仅给河道带来淤积，同时河抬高，给河道的过流能力带来影响，同时严重威胁着下游的正常生活，同时造成严重的环境问题。另外，弃渣往往存在松散等问题，如果进行填土造地，就会导致耕地养分不足。与此同时，弃渣中会有大量地有害物质，种植植被会影响植被的正常生长，也会给土体造成严重的污染。

（二）我国应用现状

目前，隧道洞渣砂石料生产加工都是矿山砂石料代工的形式，由于加工的水平不同，加工而成的砂石料质量上存在差异。分析我国的砂石料场，其中都是小砂石，在生产工艺上比较简单。最近几年，我国的京、粤等地区都建成了规模很大的砂石料场，产能在100~200 t/h，都是使用闭路和破碎等流程作业。其中少数的砂石厂都是采用了先进的工艺生产系统，生产能力已经

（二）性能波动大

针对开采矿山资源，在选矿上是非常重要的环节，同时开挖的走向以及深度要按照不同的地质变化制定，要确保成品的岩性稳定性。针对隧道洞渣，其中要提前设计开挖截面的尺寸

作者简介：张俊锋（1982—　），男，汉族，山西大同人，助理工程师。主要研究方向：公路工程与管理。

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以及走向。如果是呈现条带状的开外出料，区域的跨国上很大，爆法，结果显示，新奥法方式进行开挖过程中，隧道的洞渣表面在性能的波动上就会很大。进行高铁建设过程中，因为铁路线路曲线半径比较大，为此，进行线路设计中就需要将不良的地质避开，要分析洞渣的性能。就需要结合洞渣资源化的使用采取性能的判断。例如，隧道洞渣的混凝土骨料要防止有大量地脆性矿物质，同时要降低石膏等含量，才能让混凝土性能带来的影响大大降低。

（三）清洁度低

开采矿山资源，隧道的洞渣的质量主要是围岩质量、运输的过程以及开挖等方面所影响的，其中含有大量地土质，在清洁度上很低，为此，洞渣在利用上需要采用合理地方式将杂质土进行清除。

三、隧道洞渣资源化应用中存在的问题

现阶段，我国的隧道洞渣资源化利用处在一个初期，针对洞渣的科学、合理利用没有合理地依据，与此同时，针对洞渣资源化利用的没有系统的研究。由于在起步环节，生产设备比较落后，同时产品没有准入的标准，很多的机制砂石骨料设备都是应用在了建筑工程中，在尚未结合洞渣的特点，没有针对工程的砂石骨料生产技术。在隧道洞渣机制砂石骨料混凝土制备方面，尚未针对理论和实际应用技术的采取含石粉骨料的混凝土配合，同时技术人员针对机制砂以及机制砂混凝土在认识上不足，特别是针对洞渣制备的混凝土，造成了机制砂混凝土在实际应用中种类很单一，让机制砂在实际应用中有限制性。另外，现场施工人员在专业技术上很低，尚未经过系统技术培训，质量意识上较为薄弱，导致了现场管理出现混乱等问题。造成质量问题的原因主要是因为机制砂的认识程度上不够，没有掌握施工质量的控制要点。

四、隧道洞渣性能的影响因素

（一）围岩的不同级别

进行隧道工程围岩级别划分通常有很多种方法，其中判断的依据主要是岩体的结构，岩块的强度，岩石的类型，结构面特性，地应力等。我国制定的《铁路隧道设计规范》明确规定，围岩主要是分为了6个级别，如果围岩的级别很小，就证明进行隧道开挖中洞渣的品质很好，建筑材料的资源化利用就应用高。如果围岩级别很低，制备砂石料的要求无法达到标准，就不能当做砂石材料源，同时围岩等级很低的泥岩、页岩等不能作为砂石料。另外，围岩级别的判定依据还要按照地质勘测的实际结果，才能确定是否在工程中适用。

（二）开挖方式

现阶段，我国的交通运输行业不断地发展，隧道工程的数量和规模有所增加，在工程建设中采用先进的施工技术。隧道工程矿山施工过程中，通常都是采用新奥法，在岩石隧道工程中是利用的钻爆法掘进。与此同时，开挖方式的不同所产生的隧道洞渣在大小、形态和清洁度上都有很大的不同，其中采用新奥法在粒径上作为混凝土骨料较为适合，但是利用传统的钻爆法，洞渣的质量是围岩的自身状态所决定的。开挖方式的不同其中利用钻爆法的方式在炸药的使用效果上也是存在差异的。另外，开挖方式的不同分析隧道洞渣建筑材料资源化利用，对比新奥法，钻

比较粗糙，不能直接当做混凝土的骨料，需要后期的加工处理之后才能利用。

五、综合利用的有效措施

（一）路基的结构

进行工程建设过程中，路基的填料其中主要是碎石和级配的碎石等，这些材料都需要外运。由于采石场在开挖山体过程中会给环境带来污染。为此，在路基的填筑中就需要采用洞渣，就能将弃渣问题得到处理，同时还能起到环保的效果。

（二）隧道弃渣起到了环境保护的作用

针对隧道洞渣要进行妥善的处理，如果尚未采用合理地方式进行处理就会给环境带来严重的污染，要让弃渣合理地利用，实现资源的节约，同时循环利用，起到环境保护，是现阶段隧道弃渣的最需要重视的问题。下面是弃渣的科学、合理利用措施：第一，要按坚持复垦的原则，不占用大量的农田，要利用荒地和荒滩。第二，针对弃渣场地要四周的环境要提前进行调查，要分析隧道洞渣给四周带来的影响，同时要结合弃渣场附近的水文资料等。第三，要科学地设置挡护，安装排水系统，渗透系统等。

（三）桥梁结构利用弃渣

进行施工中，砂石是填筑材料的重要成分，如果外购砂料会增加很多的成本，由于山区运输较远，导致了运输等成本增加。利用弃渣可以作为混凝土、桥台的填料材料，将洞渣问题得到解决，同时环境也起到了保护。

（四）引水隧道水力发电

由于山区的地形地貌较为复杂，设置弃渣场过程中无法找到比较平坦和空旷的场地，只能设置在沟谷中。但是沟谷中会有溪流，出现了渗透，尤其是在暴雨季节来临，导致地表径流的加大，同时上游容易积水，就会形成堰塞湖，堰塞湖如果决口就会导致下游会有灾害。为此，就需要在弃渣场的底部专门地设置水隧洞，可以给河流拥堵带来疏散，同时还能结合当地的水利发电部门，进行水力发电。

六、结语

公路建设隧道弃渣的大量堆积，不仅占用了大量地土地资源，同时也给自然环境带来了严重的威胁，隧道弃渣是工程建设中最需要重点关注的问题，本文针对隧道弃渣的施工工艺和质量控制采取了深度的研究，同时提出了针对性的措施，给日后工程隧道弃渣的合理利用提供了基础的保障。隧道洞渣资源的应用，不仅解决了单独购买砂石料的问题，同时还让施工企业赢得了经济效益。

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